电能表时钟超差故障分析及处理

李娇 朱琪

1.引言

时钟是电能表中非常关键的参数，内部时钟作为电价控制和系统管理的关键时间基准，直接关系到电能表计量功能的正确性。长兴公司辖区内共有低压电表约30万只，以2016年为例，全年公司范围内发生电能表时钟超差6967次，年时钟超差率达到1.81%，影响了电能计量的准确性和用电信息采集质量，电能表时钟超差故障处理花费了大量的人力和物力。

2.电能表时钟超差的主要原因分析

2.1时钟电池欠压。

以长兴公司为例，误差在5分钟以上的电表数占比达到76%，说明时钟电池欠压导致的电能表时钟超差的最主要因素。电能表停电后时钟停止工作，电能表上电后出现时钟不准或错乱的现象。

造成时钟电池欠压的主要原因是电池钝化。在电能表长期运行中，电池不使用，时间长了电池会产生钝化。如果电能表程序与硬件设计配合不合理，在停电过程中电池工作电流出现瞬间的大电流，由于电池已钝化，在电能表下电过程中此大电流会将电池电压拉低，从而出现电池电压反复振荡不断复位将电池容量放光后导致欠压。

2.2电能表时钟走时超差。

电能表现场长期运行，每天時钟误差积累后导致时钟不准，如未对现场运行电能表进行定期广播校时，也会导致时钟产生较大的偏差。

国网相关技术标准要求：时钟晶振和温度补偿电路宜与时钟芯片一体化封装；如采用分立设计方案，应做好清洗、三防、老化等工艺，以防止温度、湿度变化对时钟准确性的影响；不允许使用软时钟。在参比温度及工作电压范围内，时钟准确度不应超过0.5s/d。在工作温度范围-25℃～+60℃内，时钟准确度随温度的改变量不应超过0.1s/（d·℃），在该温度范围内时钟准确度不应超过1s/d。如电能表时钟误差大于标准规定，每天时钟有偏差，积累后导致时钟不准。采用时钟分立方案的电能表出现这种情况的不多。采用时钟SOC方案的电能表，由于晶体外置，生产工艺控制在焊接、三防处理不到位的情况下容易引起时钟误差偏大。电能表硬件设计布板不合理，如表内电压走线、变压器贴近时钟芯片（或时钟晶振），在中频炉负载用户运行时，时钟芯片（或时钟晶振）受到干扰后时钟误差偏大。电能表现场长期运行，每天时钟误差积累后导致时钟不准，如未对现场运行电能表进行定期广播校时，也会导致时钟产生较大的偏差。

2.3远程对时造成电能表时钟超差。

远程对时过程中由于信道延时等原因造成电能表接收到对时命令滞后，导致电能表时钟超差。部分终端开启了对电能表的自动对时功能，当终端本身时钟超差而对电能表进行了对时操作导致下挂电能表时钟超差。

2.4现场对时造成电能表时钟超差。

现场掌机对时、抄表时由于掌机机自身时钟不准确导致对时后电能表时钟超差。往往会导致统一区域内多块电能表时钟超差，因此在现场对时或抄表前应通过标准时钟源对掌机时钟进行校准。

3.电能表时钟超差的影响

3.1导致分时电价计费错误。

分时电价计费是指根据电网的负荷变化情况，将每天24小时划分为高峰、平段、低谷等多个时段，对各时段分别制定不同的电价水平，以鼓励用电客户合理安排用电时间，削峰填谷，提高电力资源的利用效率。同时也提高了供电系统的负荷率，降低供电成本。当分时电能表时钟超差时，如果“低价高计”将向客户多收电费，违反供电企业合理和合法、诚信经验形象；如果“高价低计”会给供电企业造成电费流失，影响供电企业经济效益。严重的还可能引起客户投诉、媒体曝光等问题。

3.2导致终端采集电量数据失败或错误。

如电能表时钟滞后于北京时间，当终端采集电能表日冻结电量示值时由于电能表未能冻结到当日冻结电量，导致日冻结数据采集失败。如电能表时钟超前北京时间，终端采集到的日冻结电量并非为当日零点示值数据，导致采集到的日冻结数据与实际不符，影响计量准确性。

4.电能表时钟超差诊断及处理

4.1智能表时钟超差诊断

电能表时钟超差首先要通过中继召测电能表时钟与北京时间对比确定是否误报，排除误报可能后可通过电能表误差时间、数量、范围等方面分析电能表时钟误差产生的原因。

对于个体性时钟超差电能表根据误差时间分析。对于误差时间较短的电能表一般是由于电能表时钟误差大于标准，误差积累后超过异常生成阀值。对于误差时间较长的电能表可能是由于时钟电池失效停电后时钟停走或错乱造成，也有可能是由于软硬件设计缺陷，运行环境干扰等原因造成的电能表时钟突变。我们可通过召测电能表时钟电池电压、近期停电事件等数据分析。

对于同一区域内多块电能表同时发生电能表时钟超差重点从远程、现场对时等方面分析问题。如时钟超差电能表大都在一个采集设备下则重点检查该采集设备是否开启了对电能表的自动对时功能及采集设备自身时钟的正确性。对于一定区域内多个采集设备下发生批量性电能表时钟超差是重点核查近期是否通过现场抄表等方式对区域内电能表做过对时操作，检查用于抄表、对时的掌机时钟是否正确。如生成时钟超差的电能表为近期新安装的，还要通过检查同批次其他电能表时钟确认是否安装前电能表时钟已超差。

4.2智能表时钟超差处理

电能表时钟超差的处理按照远程对时、现场对时、更换电能表的次序进行。

（1）电能表时钟优先采用远程对时方式处理。远程对时的方式包括加密对时和非加密对时，其中非加密对时方式又分为单表地址对时、广播地址对时、分段对时三种方式。

远程对时方式选择：由于广播地址命令对该采集设备下的所有相同规约的电能表有效，存在信道原因的延时（特别是载波）可能导致其他电能表时钟超差的风险。误差在5分钟内的电能表优先采用单表地址对时，在单表地址对时不成功的情况下再使用广播地址对时。误差在5分钟以上的非智能表可采用分段对时方式，逐次减小电能表时钟误差，直至恢复正常。误差在5分钟以上的智能表采用加密对时方式。

除加密对时外，单表对时、广播地址对时、分段对时，原则上每天只能进行一次对时。对时完成后，重新做一次电能表时钟召测，判断时钟是否恢复正常。远程对时能否对时成功，一方面取决于电能表的时钟误差，另一方面取决于电能表的程序设计。一般时钟误差越大，对时成功的可能性越小。

（2）如果远程对时不成功，或者出于安全考虑未采用远程对时的时钟超差电能表进行现场对时。现场对时分为红外对时和485口对时两种方式。现场对时当日应通过营销系统校时下装功能校准掌机时钟。现场时钟误差在5分钟以内，可以使用掌机进行红外或485对时，误差在5分钟以上的智能表应采用485对时方式。

（3）远程对时、现场对时均不成功的电能表按计量故障流程进行更换电能表。

5.总结与展望

做好电能表时钟超差故障的分析和处理工作，有利于提高电能计量的准确性和用电信息采集率。在实际工作中应总结经验，一是加强电能表质量监督工作，在电能表检定、抽检、样品比对等环节加强对电能表质量，特别是时钟电池质量的管控，督促供应商提升产品质量，从源头上减少时钟超差发生概率。二是试点主动对时工作，尝试利用用电信息采集系统开展主动对时试点，由采集设备主动定期对电能表进行对时，避免由于累计误差导致的时钟超差。

参考文献：

[1] 计晓怡.智能电表常见故障的研究和分析[D].保定：华北电力大学，2012.

[2]钱立军.智能电表时钟问题分析与对策[J].电测与仪表，2014，13（51），29-32.